JPH0310180A - 集積化ホール素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［°産業上の利用分野］ 本発明は１チツプ上にホール素子及び他の信号処理回路
を搭載した集積化ホール素子に関するものである。

［従来の技術］ 磁界を検出する磁電変換素子として、ホール素”子が知
られている。このような素子は電圧出力型であるため、
扱い易いという特徴がある。いま、第２図のようなホー
ル素子２１を考える。素子２１の面に垂直な磁束密度を
Ｂ、このホール素子に通電される全電流をＩ、素子の厚
さをｄとすると、電流に対して直角の方向の端子に発生
するホール電圧■８は、 ＶＨ＝ＲＨ−Ｉ−Ｂ／　ｄ　　　　　＝　（１）となる
。ここで、ＲＨはホール係数である。

［発明が解決しようとしている課題］ 従来は、このようなホール素子の入力端子２２．２３に
印加される電圧は、信号処理のし易さや周辺回路の容易
さなどにより直流が使用されている。このため、ホール
電極２４．２５より出力されるホール電圧ＶＨにはＤＣ
オフセット成分、即ち温度ドリフトが含まれており、ホ
ール出力電圧の安定性を保つことが困難であった。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、ホール素
子の駆動に交流信号を用いるとともに、ホール出力電圧
を処理する信号処理回路を搭載することにより、ホール
素子の温度ドリフトなどを軽減した磁気検出信号を出力
できる集積化ホール素子を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の集積化ホール素子は
以下の様な構成からなる。即ち、ホール素子と、前記ホ
ール素子に通電して駆動する交流源と、前記ホール素子
より出力されるホール交流電圧のうち所定の帯域信号を
取出すための信号処理回路とを有する。

［作用］ 以上の構成において、ホール素子に通電して駆動する交
流源と、ホール素子より出力されるホール交流電圧のう
ち所定の帯域信号を取出す信号処理回路を１チツプ上に
形成している。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

［ホール素子の説明　（第１図）］ 第１図は実施例の集積化ホール素子１０の構成を示すブ
ロック図で、第１図（Ａ）はそのブロック構成図、第１
図（Ｂ）は原理図である。なお、第２図のホール素子２
１と共通する部分は同一番号で示し、このホール素子２
１はラテラルホール素子でも、ヴアーテイカル（Ｖｅｒ
ｔｉｃａｌ）ホール素子のいずれでもよい。

第１図（Ｂ）において、１１は交流電流源で、この電流
源１１より出力される交流電流が端子２２．２３に入力
されて、ホール素子２１を交流駆動している。この電流
源１１の出力周波数帯域はｌＨｚからＩＭＨｚまでの間
の値を取り得るものとし、特にｌＯ〜１００ＫＨｚの間
の周波数が好ましい。この交流駆動により、ホール電極
２４゜２５から出力されるホール電圧は、印加される磁
界の強さ（Ｂ）に比例した交流電圧となる。

この交流電圧は、差動増幅器１３により交流信号の差を
増幅した信号に変換される。１４は帯域フィルタ（ＢＰ
Ｆ）で、ここでは最大０．３ＨｚよりＩＭＨｚの間の周
波数帯域の信号を通過することができる。但し、ここで
５０Ｈｚ及び６０Ｈ２の商用周波数成分は除く。従って
、この帯域フィルタ１４により直流成分がカットされる
ため、ホール素子２１における温度ドリフトを取り除く
ことができる。これは、ここでホール素子２１に発生す
る温度ドリフトは極めて長い周期を有しているためほぼ
直流成分とみなすことができ、帯域フィルタ１４により
遮断されるためである。こうして温度ドリフトが取り除
かれた信号は、増幅器１５により増幅されてホール電圧
ｅＨとして出力される。

このように本実施例によれば、ホール素子を交流電流源
により駆動し、その出力である交流ホール電圧の信号処
理回路を１つのチップとして形成した集積化ホール素子
とすることにより、温度ドリフトや高周波ノイズ、さら
には１／ｆノイズなどを除去した信号を出力することが
できる。

［他の実施例　（第３図）］ 第３図は他の実施例のインテリジェントセンサとした集
積化ホール素子３０の構成を示すブロック図で、第１図
の構成と共通する部分は同一番号で示している。

ここでは、交流ホール電圧ｅＨを出力する第１図の構成
に加えて、更に他の回路が搭載されている。

３１は交流演算を実行する演算部（ＡＬＵ）（例えばト
ランス・リニア回路等）、３２は増幅器で、これにより
特定の信号処理が施された交流信号４２　ｅ　ａｏを出
力することができる。また、３４はＶ−Ｆ　（電圧−周
波数）コンバータで、増幅器３３で増幅された交流信号
の電圧に対応した周波数信号４３　ｆ　ＨＯを出力する
ことができる。またさらに、３６はＡ／Ｄコンバータで
、増幅器３５で増幅された交流信号をデジタル信号ＶＨ
に変換してパルス形式で出力することができる。また、
このデジタルパルス信号をＣＰＵ３７に入力することに
より、デジタルデータ信号４５の形で出力することがで
きる。３８は制御信号で、この信号３８を用いてＣＰＵ
３７に対する信号処理の方法や出力形式などを外部より
指示することができるようにしてもよい。

このようにして、本実施例によれば微少磁界を高安定に
比例して出力することができるため、ＤＣ成分からＡＣ
成分までの加速度を検出できる加速度センサにも応用で
きる。

また、この集積化ホール素子は、地磁気や流量、膜圧及
び方位などを検出する多種多様なセンサに応用できる。

以上説明したように本実施例によれば、温度ドリフトの
軽減および高周波ノイズや１／ｆノイズなどを除去でき
る高安定の集積化ホール素子が提供できる。また、検出
磁界は垂直磁界のほかに、水平磁界であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ホール素子の駆動
に交流信号を用いるとともに、ホール出力電圧を処理す
る信号処理回路を同一チップ上に搭載することにより、
ホール素子の温度ドリフトなどを軽減した磁気検知信号
が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は実施例の集積化ホール素子の構成を示す
ブロック図、 第１図（Ｂ）は本実施例の原理を示す図、第２図はホー
ル素子の基本構造を示す図、そして 第３図は他の実施例の集積化ホール素子の構成を示すブ
ロック図である。 図中、１０．３０・・・集積化ホール素子、１１・・・
交流源、１３・・・差動増幅器、１４・・・バンドパス
フィルタ（ＢＰＦ）、１５，３２，３３．３５・・・増
幅器（ＡＭＰ）、２１・・・ホール素子、２２．２３・
・・入力電極、２４．２５・・・出力端子、３１・・・
演算器（ＡＬＵ）、３４・・・Ｖ−Ｆ変換器、３６・・
・Ａ／Ｄコンバータ、３７・・・ＣＰＵ、３８・・・制
御信号である。 （Ａ） 第１ 図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホール素子と、 前記ホール素子に通電して駆動する交流源と、前記ホー
   ル素子より出力されるホール交流電圧のうち所定の帯域
   信号を取出すための信号処理回路と、 を有することを特徴とする集積化ホール素子。
2. （２）前記信号処理手段の出力信号を増幅する増幅回路
   を更に含むことを特徴とする請求項第１項に記載の集積
   化ホール素子。